数据结构与算法系列之习题练习

news2025/2/1 19:58:40

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力扣习题

  1. 括号匹配问题。
  2. 用队列实现栈。
  3. 用栈实现队列。
  4. 设计循环队列。

  1. 有效的括号
    //用栈来实现
    //左括号进栈 右括号出栈并销毁如果不匹配则return


#include <stdbool.h>
#include <assert.h> 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
typedef char SDatetype;
typedef struct Stack
{
	SDatetype* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

void StackInit(Stack* pq);
void StackDestory(Stack* pq);
void StackPush(Stack* pq, SDatetype x);
void StackPop(Stack* pq);
bool StackEmpty(Stack* pq);
SDatetype StackTop(Stack* pq);
int StackSize(Stack* pq);
 bool StackEmpty(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->top == 0;
}
void StackInit(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	pq->a = NULL;
	pq->capacity = 0;
	pq->top = 0;
}
void StackDestory(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	pq->capacity = 0;
	pq->top = 0;
	free(pq->a);
	pq->a =NULL;
}
void StackPush(Stack* pq, SDatetype x)
{
	assert(pq);
	if (pq->top == pq->capacity)
	{
		int newcapacity = (pq->top == 0 ? 4 : (pq->capacity) * 2);
		pq->a = (SDatetype*)realloc(pq->a,sizeof(SDatetype) * newcapacity);
		if (pq->a == NULL)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		pq->capacity = newcapacity;
	}

	pq->a[pq->top++] = x;

}

void StackPop(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!StackEmpty(pq));
	pq->top--;
}

SDatetype StackTop(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!StackEmpty(pq));
	return pq->a[pq->top-1];
}

int StackSize(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->top;
}
bool isValid(char * s){

Stack pq;
StackInit(&pq);
    while(*s)
    {
        if(*s== '(' || *s == '[' || *s == '{')
        {
           StackPush(&pq, *s);//进栈
        }
        else
        {
			if(StackEmpty(&pq))//如果只有一个左括号 无法匹配则return
			{
				StackDestory(&pq);
				return false;
			}
            char tmp = StackTop(&pq);
			StackPop(&pq);
            if( (tmp != '('  && *s == ')' )||
			    (tmp != '[' && *s == ']'  )||
				(tmp != '{' && *s == '}'))//如果有一对不匹配则return
            {
				StackDestory(&pq);//return之前需要销毁栈 以免内存泄漏
                return false;
            }
        }

        s++;
    }

	bool tmp = StackEmpty(&pq);//当栈里还有元素时则匹配失败
	StackDestory(&pq);
	return tmp;
}

225. 用队列实现栈（力扣）

//设置两个队列，入栈向有元素的队列加入， 出栈（因为栈上后进先出）所以需要把有元素的队列依次移入另一个队列 再删除

typedef int QDatetype;
typedef struct Qnode
{
	int* next;
	QDatetype x;
}Qnode;
typedef struct Queue
{
	Qnode* head;
	Qnode* tail;
}Queue;


typedef struct {
    Queue Qtwo;
    Queue Qone;
} MyStack;


void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->tail = pq->head = NULL;

}
void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	while (pq->head)
	{
		Qnode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}

}
void QueuePush(Queue* pq,	QDatetype q)
{
	assert(pq);
	Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));
	newnode->next = NULL;
	newnode->x = q;

	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
		
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}


bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if(pq->head  == pq->tail)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail= NULL;
	}
else
{
Qnode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	pq->head = next;
}	
}

QDatetype QueueTop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
		assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->x;
}


int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	Qnode* head = pq->head;
	int size = 0;
	while (head)
	{
		size++;
		head =  head->next;
	}
	return size;
}


QDatetype QueueTail(Queue* pq)
{
	assert(pq);
		assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->x;
}

//创造一个由队列创建的栈
MyStack* myStackCreate() {

     MyStack* pq = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); 
		 //向堆申请空间不会随栈的销毁而销毁
     QueueInit(&pq->Qtwo);
     QueueInit(&pq->Qone);
		 return pq;
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&obj->Qone) && QueueEmpty(&obj->Qtwo);
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {

Queue* one = &obj-> Qone;
Queue* two = &obj-> Qtwo;

if(!QueueEmpty(one))
{
     QueuePush(one, x);
}
else
{
    QueuePush(two,x);
}
}

int myStackPop(MyStack* obj) {

Queue* noempty = &obj-> Qone;
Queue* empty = &obj-> Qtwo;


if(!QueueEmpty(empty) )
{
	empty = &obj->Qone;
	noempty = &obj->Qtwo;
}

while(QueueSize(noempty) >1)
{
    QueuePush(empty, QueueTop(noempty));
    QueuePop(noempty);
}

int x =  QueueTop(noempty);
 QueuePop(noempty);
return x;


}

int myStackTop(MyStack* obj) {
Queue* one = &obj-> Qone;
Queue* two = &obj-> Qtwo;
if(!QueueEmpty(one))
{
    return QueueTail(one);
}
else
{
    return QueueTail(two);
}
}


void myStackFree(MyStack* obj) {

    QueueDestory(&obj->Qone);
    QueueDestory(&obj->Qtwo);
		free(obj);
    }

myStackPop函数的功能实现图

在这里插入图片描述

232. 用栈实现队列（力扣）

//与用队列实现栈的思想不同， 这里的栈分别是push栈 和pop栈 （专门用来插入数据和删除数据）


#include <stdbool.h>
#include <assert.h> 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
typedef int SDatetype;
typedef struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

 bool StackEmpty(Stack* pq)
{
	return pq->top == 0;
}
int StackSize(Stack* pq)
{
    return pq->top;
}
void StackInit(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	pq->a = NULL;
	pq->capacity = 0;
	pq->top = 0;
}
void StackDestory(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	pq->capacity = 0;
	pq->top = 0;
	free(pq->a);
}

void StackPush(Stack* pq, SDatetype x)
{
	assert(pq);
	if (pq->top == pq->capacity)
	{
		int newcapacity = (pq->top == 0 ? 4 : (pq->capacity) * 2);
		pq->a = (SDatetype*)realloc(pq->a,sizeof(SDatetype) * newcapacity);
		if (pq->a == NULL)
		{
			perror("malloc fail");
			return;
		}
		pq->capacity = newcapacity;
	}

	pq->a[pq->top++] = x;

}



void StackPop(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!StackEmpty(pq));
	pq->a[pq->top--];
}

SDatetype StackTop(Stack* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!StackEmpty(pq));
	return pq->a[pq->top-1];
}
typedef struct {
    Stack push;
    Stack pop;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* pq =(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    StackInit(&pq->push);
    StackInit(&pq->pop);
	return pq;
}


bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
	return  StackEmpty(&obj->push) && StackEmpty(&obj->pop);
}


void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    StackPush(&obj->push,  x);
}


//这个函数主要功能实现的是 出队的元素是谁
//有两种情况：
//1.pop栈中有元素，直接出队
//2.pop栈中无元素, 需要把push栈中移入到pop栈里
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if(StackEmpty(&obj->pop))
    {
        while(!StackEmpty(&obj->push))
        {
          StackPush(&obj->pop ,StackTop(&obj->push));
          StackPop(&obj->push);
        }
    }
    return StackTop(&obj->pop);  
}



int myQueuePop(MyQueue* obj) {

    int front = myQueuePeek(obj);
    StackPop(&obj->pop);
    return front; 
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
	StackDestory(&obj->push);
	StackDestory(&obj->pop);
	free(obj);
}

myQueuePop主要功能图

在这里插入图片描述

622. 设计循环队列

//主要是用顺序表存储数据
//不用链表实现是因为1.找尾不容易找到，2，链表是否存满不好判断

typedef struct {

int front;
int rear ;
int k;
int* a;
} MyCircularQueue;


//公开辟（k+1）个空间 判断是否判空
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
 MyCircularQueue* pq = ( MyCircularQueue*)malloc(sizeof( MyCircularQueue));
 pq->front = pq->rear= 0;
 pq->k = k;
 pq->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
 return pq;
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->rear  == obj->front ;
    
}
//rear+1 = front则链表满了
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {

return (obj->rear +1) % (obj->k+1) == (obj->front);
}

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
if (!myCircularQueueIsFull(obj))
{
    obj->a[obj->rear] = value;
    obj->rear = (++obj->rear % (obj->k+1));//rear++之后下标不能大于k+1，所以%（k+1）
    return true;
}
return false;
}


bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    else
    {
        ++obj->front;
        obj->front = obj->front%(obj->k+1);
        return true;
    }
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {

     if(!myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
    return obj->a[obj->front];
}
else
{
    return -1;
}
}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(!myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return obj->a[(obj->rear-1 + obj->k+1)%(obj->k+1)] ;
        //rear--之后下标不能小于0
    }
    else
    {
        return -1;
    }
}

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
free(obj->a);
obj->a = NULL;
free(obj);
obj = NULL;
}

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